CN106431493A - 二氧化碳养护再生骨料混凝土及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开利用二氧化碳(CO2)养护方法改善再生骨料物理性质和力学性能的方法,适用于再生骨料结构混凝土及高性能再生骨料混凝土,并提供该再生骨料结构混凝土的制造方法。该混凝土的制造方法是:首先将再生骨料放入密闭的可承受一定压力的养护箱中然后通入二氧化碳气体养护一定时间即可减低了再生骨料的吸水率并增加其压碎指标。所用二氧化碳(CO2)为火电或水泥生产中排放的尾气。其次,将水泥,养护后的再生骨料,砂或碎石或细再生骨料及其他矿物添加剂按照一定的配合比搅拌均匀运送或泵送到施工现场浇筑即可得到本发明所制造的再生骨料结构混凝土及混凝土结构。

Description

二氧化碳养护再生骨料混凝土及制造方法
技术领域
[0001] 本发明属于建筑材料领域混凝土类,涉及一种利用二氧化碳养护的方法改善再生骨料 的物理性能质和力学性能并用该再生骨料制造的结构混凝土,以及该结构混凝土的制造方 法。
[0002]
背景技术 随着经济的高速发展,在国内的很多大城市,建筑工业产生的废物也已经变为公害。这 些废物不仅对环境造成严重的破坏,而且正在和人类争夺生存的空间,严重影响国家的可 持续发展。因此,开发减少、回收和利用建筑废物的新技术已迫在眉睫。 建筑废物主要产生于旧建筑物的拆迀和新建筑物的建造过程中,因此,减少建筑物就 必须在拆迀和建造工程中,采用先进的管理技术和拆迀建造技术。众所周知,建筑废物一般 由混凝土碎块,粘土砖和瓷砖,砂和灰尘,木肩,塑料和废纸,废金属等组成。混凝土碎块通 常是建筑废物的最大组成部分,经过破碎筛分的混凝土碎块可以被用来替代混凝土中的天 然骨料或者被用来做道路的基础。这一类型回收材料就叫做循环再生骨料。循环再生骨料 在一些欧美发达国家的建筑工业中已经成功应用,但是主要应用在非结构混凝土和道路的 基础上,在结构混凝土中的应用有限,通常只有混凝土粗骨料的20%是循环再生骨料。这主 要是由于循环再生骨料与天然的骨料相比强度低,多孔和有较高的吸水率。这就要求在配 制混凝土时多加水来增加其流动度从而导致硬化混凝土的干缩率和蠕变增加。为了克服循 环再生骨料再利用的这一困难,混凝土研究人员经过研究已经开发出了利用机压成型的方 法制造混凝土隔墙砖和铺路砌块的专利技术。同时研究发现利用常压蒸气养护技术可以提 高循环再生骨料在结构混凝土中的利用率。 二氧化碳(C02)气体是主要的温室气体之一,和全世界其他国家和地区一样,中 国政府正在寻求减低温室气体的方法.如果在制造混凝土的过程中能够减少二氧化碳 (C02)气体将会有一举两得的功效。研究表明混凝土的碳化作用就是吸收二氧化碳的过 程。因此,在再生骨料混凝土的制造过程中利用二氧化碳(C0 2)气体养护不但可以增加 混凝土的抗压强度,还可以减少二氧化碳(C02)气体。 再生骨料与天然石子骨料相比具有如下缺点:吸水率高,压碎指标低,高空隙率。因此, 当再生骨料用来制造混凝土时,会带来混凝土的塌落度难以控制,强度低,弹性模量下降, 干缩率和蠕变高以及耐久性下降等弱点,从而导致再生骨料在结构混凝土中的应用非常有 限。 研究表明混凝土碳化后其密实度增加从而其抗压强度增加,但是对钢筋混凝土而言, 碳化后由于减低了其PH值会使混凝土中的钢筋容易锈饰.用碳化养护的方法改善再生骨 料的性能不需要耽心钢筋修饰的问题。
发明内容
[0003] 本发明根据再生骨料中含有大量氢氧化钙且其极易与二氧化碳反应生成碳酸钙的原 理,基于现有再生骨料混凝土的制造方法,首次提出利用二氧化碳养护法改善再生骨料物 理性质和力学性能的概念,适用于结构混凝土及高性能再生骨料混凝土。本发明同时提供 该再生骨料结构混凝土的制造方法。将再生骨料放入密闭的可承受一定压力的养护箱中然 后通入二氧化碳气体养护一定时间即可减低再生骨料的吸水率并增加其压碎指标。利用二 氧化碳处理过的再生骨料制造的混凝土其力学性能和耐久性大大改善,完全可以用作结构 混凝土。 本发明的目的在于制造一种能够提高再生骨料利用率(50%)以上的结构混凝土。通过 利用二氧化碳养护处理再生骨料提高其性能的方法一方面使再生骨料在结构混凝土中的 利用率大大提高,另一方面大量减低温室气体的排放。 所述混凝土由水泥,骨料,掺合料,添加剂和水组成。其中水泥为混凝土技术中通常 采用的任何水泥包括各类娃酸盐类水泥(Portland cement)、硫铝酸盐水泥,或白水泥、或 彩色水泥、或以上任何一种水泥加各种颜料。其中粗骨料包括:再生粗骨料,天然碎石,或 卵石,或人造轻骨料,或以上骨料的混合物。细骨料包括河沙,或水洗海砂,或石英砂, 或人工制造的各种细砂如玻璃砂和粉碎石砂;其中掺合料可包括:高岭粉(metakaolin), 硅粉(silica fume)和填充细粉(如石灰石粉和钛白粉)。 所述的二氧化碳气体包括:火电厂,水泥厂,垃圾坟烧厂等利用燃烧燃料作业排放出 的二氧化碳气体。 本发明所述混凝土的各种成分配比可参考本领域的常规方案。 优选地,本发明所述再生骨料结构混凝土中,水灰比为0. 3~0. 6,胶凝材料(水泥+矿 物添加剂)用量300-600Kg/m3,再生粗骨料可以取代天然石子骨料20%~100%,粉煤灰可以 取代水泥量为〇~30wt%,娃灰可以取代水泥量为5~10wt%,或高岭粉取代水泥量为0~ 20wt%。所述二氧化碳气体的的浓度为5%~100wt %。氧护室压力为0. 2-2. OBa.养护时 间24-72小时。 更优选地,本发明所述再生骨料结构混凝土中,水灰比为0. 35~0. 45,胶凝材料(水 泥+矿物添加剂)用量450-550Kg/m3,再生粗骨料可以取代天然石子骨料50%~80%,粉煤灰 可以取代水泥量为25wt%,娃灰可以取代水泥量为8 wt%,或高岭粉取代水泥量为10wt%。 所述二氧化碳的浓度为为50%~100 %。压力为1. OBa。养护时间为48小时。 本发明还提供了上述再生骨料结构混凝土的制造方法; 首先将再生骨料放入密闭的可承受一定压力(0.2-2. OBa)的养护箱中然后通入二氧 化碳气体(浓度50-100%)养护一定时间(24-72小时)即可减低再生骨料的吸水率并增加 其压碎指标。 具体实施方式 下面,结合具体实施例,对本发明作进一步详细说明。 实施例1: 表1列出了粒径为20毫米和10毫米的再生骨料(处理前的吸水率分别为6. 85%和 7. 92%,比重分别为2386公斤/立方米和2348公斤/立方米)利用不同浓度的二氧化碳在 不同压力和不同养护时间条件下处理后按照标准方法测得的再生骨料的物理性质和力学 性能。 从表1所列的数据可以看出,随着C02浓度的增加,养护室压力增加和处理时间越长, 处理后的再生骨料的比重和压缩碎指标增加,吸水率下降。C02浓度达100%,压力2. OBa和 养护时间72小时,骨料性能改善效果最佳。但是当压力超过2. 0养护时间超过48小时时 骨料性能的改变已经变得不明显。 表一用不同浓度C02和不同方法处理过的再生骨料的性能
Figure CN106431493AD00051
实施例2: 表二列出了利用浓度为100%二氧化碳在压力2. OBa的条件下养护48小时后的再生 骨料制造的混凝土的配比,而表三列出了按表二的配比制造的混凝土的力学性能和耐久性 能。从表三可以看出利用没有处理的再生骨料(R0-50和R0-100)混凝土力学性能和耐久 性能较差。并且,混凝土的性能随着再生骨料的增加而下降。 与没有处理的再生骨料制造的混凝土相比利用C02处理过的混凝土的28天抗压强度, 劈裂强度和弹性模量都有较大的提高,112天干缩率下降,365天蠕变下降。50%再生骨料 取代天然骨料制造的混凝土其性能完全达到了结构混凝土的要求。 表二-不同再生骨料含量混凝土的性能
Figure CN106431493AD00052
表三-不同再生骨料含量混凝土的配比
Figure CN106431493AD00053
实施例三: 表四列出了利用100%二氧化碳在压力2. OBa的条件下养护48小时后的再生骨料在不 同水泥含量,不同水灰比,不同矿物添加剂含量条件下的配比,而表五给出的是按表四的配 比制造的混凝土的性能。由表五可以看出,水泥含量增加,水灰比降低,以及添加矿物添加 剂高岭粉,或硅灰都可以大大改善再生骨料混凝土的力学性能和耐久性,而添加粉煤灰则 会降低混凝土 28天强度,但可以改善混凝土的耐久性。 表四-不同水泥含量不同水灰比再生骨料混凝土的配比
Figure CN106431493AD00061

Claims (5)

1. 本发明根据再生骨料中含有大量氢氧化钙且其极易与二氧化碳反应生成碳酸钙的 原理,基于现有再生骨料混凝土的制造方法,首次提出利用二氧化碳养护法改善再生骨料 物理性质和力学性能的概念,适用于结构混凝土及高性能再生骨料混凝土。
2. 该结构混凝土包括水泥,再生粗细骨料或砂和掺合料,工业排放的二氧化碳尾气. ① 水泥,为混凝土技术中通常采用的任何水泥包括各类娃酸盐类水泥(Portland cement)、硫铝酸盐水泥,或白水泥、或彩色水泥、或以上任何一种水泥加各种颜料; ② 火电厂,水泥厂,垃圾坟烧厂等利用燃烧燃料作业排放出的二氧化碳气体; ③ 骨料,再生粗骨料,天然碎石,或卵石,河砂,或粉碎石砂,或粉碎再生细骨料;和 ④ 掺合料,包括:高岭粉(metakaolin),娃粉(silica fume)和粉煤灰等。
3. 根据权利要求2,所述二氧化碳气体的的浓度为5%~lOOwt %.氧护室压力为 0. 2-2. OBa.养护时间24-72小时。
4. 根据权利要求2,优选地,本发明所述再生骨料结构混凝土中,水灰比为0. 3~0. 6, 胶凝材料(水泥+矿物添加剂)用量300-600Kg/m3,再生粗骨料可以取代天然石子骨料 20%~100%,粉煤灰可以取代水泥量为0~30wt%,硅灰可以取代水泥量为5~10wt%,或 高岭粉取代水泥量为0~20wt%.所述二氧化碳气体的的浓度为25%~100wt %;氧护室压 力为0.5-1. 5Ba;养护时间48-72小时. 更优选地,本发明所述再生骨料结构混凝土中,水灰比为0. 35~0. 45,胶凝材料(水 泥+矿物添加剂)用量450-550Kg/m3,再生粗骨料可以取代天然石子骨料50%~80%,粉煤灰 可以取代水泥量为25wt%,娃灰可以取代水泥量为8 wt%,或高岭粉取代水泥量为10wt°/〇. 所述二氧化碳的浓度为为50%~100 %;压力为1. OBa;养护时间为48小时。
5. 权利要求1~4所述的再生骨料结构混凝土的制造方法,包括: a) 将再生骨料放入密闭的可承受一定压力的养护箱中通入二氧化碳气体养护一定时 间即可减低再生骨料的吸水率并增加其压碎指标; b) 再将水泥,处理后的再生粗骨料,天然粗骨料,砂或碎石细骨料或再生细骨料和水 及矿物添加剂按照一定比例配合搅拌均匀; c) 将搅拌均匀的混凝土运送到建筑工地进行浇筑即可制造出本发明技术提供再生骨 料结构混凝土。
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